张珺+宋晓辉

摘要 以河北南部城市邯郸、邢台、石家庄为例，利用2016年9月的邯郸、邢台、石家庄环境监测资料、地面观测资料以及邢台南宫站探空资料，结合数值模拟进行综合分析。结果表明，2016年9月空气质量比周边的邢台、石家庄好，空气质量有所改善，达标天数22 d，重污染天气出现1 d；主要污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2平均浓度均比邢台、石家庄偏低。静稳指数、风、气温、降水、混合层高度、相对湿度等气象条件综合分析表明，2016年9月大气污染物扩散的气象条件总体比2015年同期不利，但是空气质量有所改善。

关键词 环境气象评估；扩散条件；空气污染；河北邯郸；河北省南部；2016年9月

中图分类号 X823 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）23-0219-03

近年来，工业化进程的不断加快，导致污染物排放增加，空气污染现象越来越严重，引起了广大学者的普遍关注。陈静、郭卫红等[1]通过对石家庄市空气污染预警天气背景进行研究，建立了对重污染天气预警的判断指标，并对造成石家庄重污染的环流形势和气象条件进行了分析；徐晓峰、李青春等[2]通过对北京一次局地重污染过程的气象条件进行分析，发现此次持续的重污染天气过程是由本地的污染源和大尺度的环流背景共同造成的；董继远、王式功等[3]通过分析降水对中国部分城市空气质量的影响，得出降水可以有效去除PM10、SO2和NO2等污染物浓度的结论。

邯郸、邢台、石家庄均位于华北南部，西倚太行山脉，东接华北平原，以邯钢为主的工业发展模式导致大量污染物的排放，持续的重污染天气时有发生。本文以邯郸市为研究对象，通过对比周边城市石家庄、邢台两地的污染状况和气象条件进行综合分析。

1 资料与方法

1.1 资料来源

采用河北省环境气象中心2016年9月PM2.5、PM10、O3、CO、SO2、NO2浓度资料，气象资料源来自河北省环境气象中心的地面观测资料和邢台南宫站探空资料。

1.2 分析方法

采用统计方法，结合数值模拟，对邯郸市9月环境污染状况及气象条件影响因子进行分析。

2 结果与分析

2.1 空气质量概况

2.1.1 2016年9月空气污染物浓度情况。2016年9月邯郸市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3平均浓度较2015年同期分别下降了18.7%、12.3%、15.3%、19.5%、9.8%；CO平均浓度较2015年同期上升了23.4%。

2016年9月邯郸市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3平均浓度与同期石家庄相比偏低，分别偏低23.9、23.8、2.6、13.2、16.9 μg/m3；CO平均浓度比石家庄偏高451.1 μg/m3。2016年9月邯郸市PM2.5、PM10、SO2、NO2平均浓度与同期邢台相比偏低，分别偏低10.0、8.8、5.5、18.4 μg/m3；CO与O3平均浓度比邢台偏高251.5、19.9 μg/m3（图1）。

2.1.2 2016年9月空气质量达标和重污染天数。通过对邯郸、邢台、石家庄3个城市逐日的空气质量指数（AQI）进行统计分析得出，2016年9月邯郸市达标天数22 d，比8月少9 d，比2015年同期多9 d，比石家庄2016年9月多7 d，比邢台多4 d；邯郸市出现重污染天气1 d，石家庄出现4 d，邢台出现1 d（图2）。

2.2 气象条件分析

2.2.1 静稳天气指数。邯郸市9月静稳天气指数大于2015年同期，气象条件较不利于空气污染物扩散。静稳天气指数综合了多项气象要素用来表征气象条件对大气污染物的扩散能力，其值越大，天气形势越静稳，越不利于污染物扩散。2016年9月邯郸市静稳指数10.71，比8月偏大0.93，比2015年同期偏大0.88；石家庄2016年9月静稳指数11.27，比邯郸市偏大0.86；邢台静稳指数11.21，比邯郸市偏大0.5。從静稳天气指数分析，2016年9月邯郸市大气污染物气象扩散条件比石家庄和邢台有利，与邯郸市8月相比不利，与邯郸市2015年同期相比不利。

2.2.2 风速分析。平均风速较2015年同期偏小0.18 m/s，小风日数较2015年偏多。日平均风速≤1.5 m/s，记为一个小风日。通过2016年9月河北省各地市平均风速（图3）可以看出，邢台的平均风速明显高于其他地市。2016年9月邯郸平均风速为1.66 m/s，较8月偏小0.06 m/s，较2015年同期偏小0.18 m/s，较石家庄2016年9月平均风速偏大0.14 m/s，较邢台偏小1.33 m/s。平均风速2016年较2015年同期的变化率邯郸、邢台、石家庄分别为-9.78%、-10.02%、-8.27%。从平均风速来看，邯郸2016年9月污染物水平扩散条件较8月略差，较2015年较差，较石家庄2016年同期较有利，较邢台2016年同期不利；小风日数18 d，较8月偏多5 d，较2015年同期偏多6 d，较石家庄2016年9月偏多3 d，较邢台多18 d。从小风日数看，气象扩散条件与8月相比不利，较2015年同期不利，较石家庄和石家庄2016年同期不利。

2.2.3 风向分析。风向以北风为主。2016年9月邯郸风向以N（北风）为主，占比25.1%，其次为S（南风），占比13.9%；8月风向以N（北风）为主，占比26.1%，其次为NNE（北北东风），占比18.6%；2015年9月以N（北风）为主，占比28.6%，其次为S（南风），占比14.9%。2016年9月石家庄以W（西风）为主，占比17.5%，其次为N（北风），占比16.2%；邢台以WNW（西西北风）为主，占比36.4%，其次为N（北风），占比8.6%。从风向上来看，邯郸2016年9月、8月和2015年9月主导风向均为北风，较有利于污染物扩散；石家庄、邢台2016年9月主导风向均为偏西风，不利于污染物扩散（图4）。

2.2.4 气温分析。平均气温较2015年同期偏低2.0 ℃。2016年9月平均气温为23.5 ℃，较上月偏低3.0 ℃，较2015年同期偏低2.0 ℃，较石家庄2016年9月平均气温偏高0.6 ℃，较邢台偏高1.4 ℃。除O3外，就其他5种主要污染物而言，气温越高边界层高度越高，对流交换越多，越有利于污染物扩散。从气温分析，邯郸2016年9月较8月和2015年同期气象扩散条件略差，与石家庄、邢台相比，气象条件有利于污染物扩散。就O3而言，受气温影响，气温越高，日照越强，越有利于氮氧化物的光化学反应[4-7]，导致O3浓度升高，从气温分析，邯郸2016年9月气温较8月和2015年同期偏低，对O3的形成不利。

2.2.5 降水分析。降水量较2015年同期偏少31.2 mm，降水日数与2015年同期持平。从降水量分析：2016年9月降水量为7.5 mm，较8月（898.7 mm）偏少891.2 mm，较2015年同期（38.7 mm）偏少31.2 mm，较石家庄2016年9月降水量（24.0 mm）偏少16.5 mm，较邢台（52.8 mm）偏少45.3 mm。从降水日数分析：2016年9月邯郸降水日数为7 d，较8月（13天）偏少6 d，与2015年同期降水日数持平，较石家庄2016年9月降水日数（4 d）偏多3 d，较邢台降水日数（9 d）偏少2 d。降水对空气污染物有一定的稀释、清除作用，一般情况下，降水量越大、降水日数越多，气象扩散条件越好[8-12]。从降水量和降水日数综合来看，邯郸2016年9月气象条件较8月和2015年同期差，不利于污染物的稀释、清除。

2.2.6 混合层高度分析。全市平均混合层高度较2015年同期有所降低（由于邯郸没有探空站，故采用邢台南宫站数据）。2016年9月混合层高度967 m，较8月870 m升高97 m，较2015年同期1 004 m降低37 m。石家莊混合层高度为1 202 m，比邢台南宫站混合层高度偏高235 m。从混合层高度来看，2016年9月污染物垂直扩散条件较8月有利，较2015年同期不利，与石家庄2016年9月相比不利（图5）。

2.2.7 相对湿度。全市平均相对湿度较2015年同期偏低。2016年9月全市平均相对湿度65.7%，比8月偏低20.6%，比2015年偏低6.1%，较石家庄2016年9月偏高1.2%，较邢台偏低5.6%。从相对湿度来看，2016年9月邯郸市相对湿度较8月和2015年同期偏低，气象条件较为有利，较石家庄2016年9月不利、较邢台有利[13]。

3 结论

本文利用统计方法，结合数值模拟，对华北南部城市邯郸大气环境气象条件因素及与周边石家庄、邢台对比分析得出结论：2016年9月邯郸市从平均风速上来看，气象条件好于石家庄，但是较邢台相比较差；就小风日数而言，气象条件与石家庄、邢台相比较差。2016年9月、8月和2015年9月邯郸市主导风向均为北风，2016年9月石家庄以西西南风为主，邢台以西西北风为主，风向上邯郸占优势。邯郸市平均气温较8月和2015年同期均偏低，较石家庄、邢台2016年9月偏高，气象条件上对除O3外的其他5种污染物有利。2016年9月邯郸降水量偏少，降水条件不利于污染物的稀释以及清除。2016年9月混合层高度低于石家庄，垂直扩散条件不利。2016年9月全市平均相对湿度65.7%，高于石家庄，低于邢台，相对湿度越高越不利于扩散，从相对湿度条件分析，邯郸的气象条件不利于石家庄，好于邢台。

4 参考文献

[1] 陈静，郭卫红，王素丽.石家庄市空气污染预警天气背景分析及模型的建立[J].气象与环境学报，2007，23（6）：62-66.

[2] 徐晓峰，李青春，张小玲.北京一次局地重污染过程气象条件分析[J].气象科技，2005，33（6）：545-546.

[3] 董继元，王式功，尚可政.降水对中国部分城市空气质量的影响分析[J].干旱区资源与环境，2009，23（12）：45-46.

[4] 宗雪梅，王庚辰，陈洪滨，等.北京地区边界层大气臭氧浓度变化特征分析[J].环境科学，2007，28（11）：2615-2619.

[5] WANG F，WANG X，ZHAO Y，et al.Nutrient response to periodic hydrological fluctuations in a recharging lake：A case study of Lake Baiyangdian[J].Fresenius Environmental Bulletin，2012，21（5）：1254-1262.

[6] 王雪梅，韩志伟，雷孝恩.广州地区臭氧浓度变化规律研究[J].中山大学学报（自然科学版），2003，42（4）：106-109.

[7] 李文杰，张时煌，高庆先，等.京津石三市空气污染指数API的时空分布特征及其与气象要素的关系[J].资源科学，2012，34（8）：1392-1400.

[8] 周国兵，王式功.重庆市主城区空气污染天气特征研究[J].长江流域资源与环境，2010，19（11）：1345-1349.

[9] 张宝贵，孙丽华.秦皇岛市空气污染与气象要素的关系[J].气象与环境学报，2009，25（4）：43-47.

[10] 岳辉.武汉市大气PM10浓度空间分布特征及其影响因素研究[D].武汉：华中农业大学，2012.

[11] 魏利敏，赵旭春，王凤琴，等.乌海市空气污染浓度的时间分布特征分析[J].内蒙古气象，2010（3）：22-23.

[12] 刘彩霞，边玮.天津市空气质量与气象因子相关分析[J].中国环境监测，2007，23（5）：63-65.

[13] 严明良，沈树勤，焦艾彩，等.江苏省环境气象指数业务化系统[J].气象科学，2003（4）：478-484.